生物质压缩成型
生物质颗粒的加工方法
生物质颗粒的加工方法生物质颗粒的加工方法主要包括以下几种：1. 冷压成型：将生物质在常温下进行高压揉捏成型，利用生物质中的木质素塑化粘结。
这种方法需要很大的成型压力，为降低压力，可以在成型过程中加入一定的粘结剂。
2. 热压成型：通过加热使材料破坏、干燥、混合、揉捏成型和冷却包装。
根据材料加热部分的不同，分为只在成型部分加热和在进入紧缩组织前和成型部分加热两类。
3. 常温湿压成型：纤维材料经过一定程度的堕落后，纤维变得柔软、湿皱纹和部分降解，容易紧缩成型。
使用简单的模具挤出部分降解农林残留物中的水分，形成低密度紧缩成型燃料。
4. 螺旋式：这种结构与绞肉机相似，由挤压螺旋推进器、压缩室、模孔和切断刀组成。
工作时挤压螺旋推进器把压缩室内的粉料向前推挤，使其穿过模板孔形成圆柱形，随后被切刀切成粒状。
该结构多用于生产膨化饲料，缺点是螺旋绞龙寿命短。
5. 平模式：在立轴上装有压辊，压辊紧贴在多孔平模板上，当压辊或平模旋转时，可把粉料从模孔中压出，形成柱状，随后被切刀切成粒状。
制粒质量较好，机组结构小、成本低，可用于中小型颗粒燃料加工厂。
6. 对辊式：工作部件是一对有许多窝眼的压辊，工作时两辊相对运动，将落入窝眼的粉料挤压成颗粒。
该结构的缺点是挤压作用时间短、颗粒密度低。
7. 环模式：工作部件是多孔厚壁环模，模的内腔装有2～3个压辊，工作时压辊或环模旋转，压辊将腔内的粉料从模孔中压出，随后被切刀切成粒状。
制粒质量较好，机组结构大、成本高，多用于中型以上颗粒燃料加工厂。
这些方法各有优缺点，适用于不同的应用场景和需求。
选择合适的加工方法需要考虑多种因素，包括原料的种类、质量、可用资源、能源消耗和成本等。
生物质热解技术
生物质压缩成型技术1 压缩成型原理生物质主要有纤维素、半纤维素和木质素组成。
木质素为光合作用形成的天然聚合体，具有复杂的三维结构，属于高分子化合物，它在植物中的含量一般为15%~30%。
木质素不是晶体，没有熔点但有软化点，当温度为70-110℃时开始软化，木质素有一定的黏度；在200-300℃呈熔融状、黏度高，此时施加一定的压力，增强分子间的内聚力，可将它与纤维素紧密粘接并与相邻颗粒互相黏结，使植物体变得致密均匀，体积大幅度减少，密度显著增加，当取消外部压力后，由于非弹性的纤维分子之间相互缠绕，一般不能恢复原来的结构和形状。
在冷却以后强度增加，成为成型燃料。
压缩时如果对生物质原料进行加热，有利于减少成型时的挤压力。
对于木质素含量较低的原料，在压缩成型过程中，可掺入少量的黏结剂，使成型燃料保持给定形状。
当加入黏结剂时，原料颗粒表面会形成吸附层，颗粒之间产生引力，使生物质粒子之间形成连锁的结构。
这种成型方法所需的压力较小，可供选择的黏结剂包括黏土、淀粉、糖蜜、植物油和造纸黑液等。
2 压缩成型生产工艺压缩成型技术按生产工艺分为黏结成型、压缩颗粒燃料和热压缩成型工艺，可制成棒状、块状、颗粒状等各种成型燃料。
生物质—-干燥—-粉碎—-调湿—-成型—-冷却—-成型燃料主要操作步骤如下：（1）干燥生物质的含水率在20%-40%之间，一般通过滚筒干燥机进行烘干，将原料的含水率降低至8%-10%。
如果原料太干，压缩过程中颗粒表面的炭化和龟裂有可能会引起自燃；而原料水分过高时，加热过程中产生的水蒸气就不能顺利排出，会增加体积，降低机械强度。
（2）粉碎木屑及稻壳等原料的粒度较小，经筛选后可直接使用。
而秸秆类原料则需通过粉碎机进行粉碎处理，通常使用锤片式粉碎机，粉碎的粒度由成型燃料的尺寸和成型工艺所决定。
（3）调湿加入一定量的水分后，可以使原料表面覆盖薄薄的一层液体，增加黏结力，便于压缩成型。
（4）成型生物质通过压缩成型，一般不使用添加剂，此时木质素充当了黏合剂。
西藏开展生物质压缩成型燃料试点工作
西藏开展生物质压缩成型燃料试点工作日前，西藏高原生物讨论所会同有关单位组织开展了《生物质压缩成型燃料技术和改良藏式炉在西藏的试验示范项目》试点工作。
项目组从2023年开头奔赴内地调研、考察。
在对生物质炭化技术、生物质汽化炉技术、生物质热裂解技术等的综合考察中，项目组发觉生物质压缩成型燃料技术生产流程简洁、生产过程几乎无污染，还能大大提高生物质能源的利用率，对全区农、林废弃物的转移利用大有裨益，是一项值得引进的技术。
为了进一步确认生物质压缩成型燃料在全区使用的可行性，项目组对生物质压缩成型燃料与全区其他传统燃料（如木材、牛粪）在不同炉具中的使用效果进行了对比。
试验证明，生物质压缩成型燃料引火便利，燃烧过程烟气小或基本无烟，比起传统燃料伴随的浓烟和刺鼻气味，显得更加环保；燃烧特性在不同的炉具中的相对性比较稳定，有效热值远高于传统燃料牛粪和木材等；散热效果也有着巨大优势，烟囱温度平均在300℃以上，更有利于满意全区农牧民的取暖需求。
2023年1月，经过细心预备，项目组着手进行了生物质压缩成型燃料技术和改良藏式炉的试验示范工作。
示范初期，工作人员很快发觉农牧民对新燃料的排斥以及内地引进炉具在全区的不适应等问题。
农牧民群众对祖祖辈辈使用的牛粪有着本能的亲切感，对新燃料表现出的爱好并不高。
几经努力，农牧民的心结渐渐被打开，新颖感让他们尝试起了新燃料。
他们一使用就惊喜地发觉，新燃料燃烧时没有了以前燃烧牛粪消失的浓烟、刺鼻气味儿，操作也很简洁。
甚至有村民开头偷偷地向工作人员说："能不能多给上几袋这种燃料啊！'内地引进炉具追求最高燃烧效率而忽视取暖功能的特性无法满意全区农牧民群众的取暖需求，考虑到全区长期使用传统藏式炉的习惯，项目组马上着手对传统藏式炉进行了适应性改良，让其更加适合生物质压缩成型燃料并能提高炉具的燃烧效率。
经过多次试验，改良后的藏式炉在有效热值的利用率上提高了14％至40％，在有害气体排放、燃料的使用范围、取暖效果等方面都有了长足的进步和改善。
第二章--生物质压缩成型技术
原料
木屑 秸秆
4 不成型 不成型
6 成型 成型
含水率/%
8
10
成型 成型
成型 成型
12 成型 成型
14 不成型 不成型
原料含水率的影响，对比生活中的和面
水太少
水太多 水适中
原料粒度的影响
对于某一确定的成型方式，原料的粒度大小应不大于某一尺寸。
粒度小 粒度大
延伸率或变形率大 延伸率或变形率大小
容易压缩 难压缩
2.5 生物质成型燃料的性能指标
1. 生物质成型燃料的物理特性
（直接决定成型燃料的使用要求、运输要求和收藏条件）
松弛密度 耐久性
2. 生物质成型燃料的燃烧特性
生物质成型燃料的物理特性
（1）松弛密度 生物质成型块在出模后，由于弹性变形和应力松弛，其压缩密 度逐渐减小，一定时间后密度趋于稳定，此时成型块的密度成 为松弛密度。
温度/oC原料来自180200220
240
260
280
木屑 不成型 不成型 成型缓慢 成型较快 成型快 不成型
秸秆 不成型 不成型 成型缓慢 成型较快 成型快 表面炭化
2.4 生物质压缩成型工艺技术
热压缩
压缩成型工艺类型
螺旋挤压 成型技术
活塞挤 压技术
压辊式成型技术
工作原理：采用压轮和模具之间挤压力摩擦力相互作用原理， 使物料获得成型。物料在加工过程中无需加入任何添加剂或 粘结剂。
1962年，德国Rumpf，黏结力类型和黏结方式分类：
➢固体颗粒桥接或架桥 ➢非自由移动黏结剂作用的黏结力 ➢自由移动液体的表面张力和毛细压力 ➢离子键的分子吸引力（范德华力）或静电引力 ➢固体粒子间的充填和嵌合
生物质压缩成型的粒子特性
生物质成型——精选推荐
常规生物质成型技术的基本原理：一般生物质致密成型主要是利用木质素的胶黏作用。
农林废弃物主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，木质素为光合作用形成的天然聚合体，具有复杂的三维结构，是高分子物质，在植物中含量约为15%～30%。
当温度达到70～100℃，木质素开始软化，并有一定的黏度。
当达到200～300℃时，呈熔融状，黏度变高。
此时若施加一定的外力，可使它与纤维素紧密粘结，使植物体积大量减少，密度显著增加，取消外力后，由于非弹性的纤维分子间的相互缠绕，其仍能保持给定形状，冷却后强度进一步增加，成为成型燃料。
目前生物质成型的几种成型模式：1、活塞冲压成型：属于热压成型，产品一般为实心棒状，密度在800-1100Kg/m3,对秸秆含水率要求在15%-25%的范围内，长度小于30mm，产品主要用作燃料使用。
设备特点：设备价格高，易磨损，但是生产率高2、螺旋挤压成型：同属于热压成型，产品多为空心棒状，密度高达1100-1300 Kg/m3，要求秸秆含水率在6%-12%，且秸秆粒度要细，多以锯末作原料，产品主要用于生产机制木炭。
设备特点：螺旋杆容易损坏，使用寿命短，生产率较低，单位产品能耗高。
3、辊模挤压成型：辊模挤压成型有平模挤压成型和环模挤压成型，产品多为块状或颗粒状，用作燃料使用，颗粒状产品密度大于1000 Kg/m3，要求原料含水率在10%-15%范围，原料粒度较细，秸秆需粉碎的较细；块状产品密度在600-1000 Kg/m3,原料含水率在15%-30%范围，要求原料长度在20-50mm.平模挤压成型环模挤压成型以下介绍一种新的成型技术——Highzones成型技术Highzones成型技术是车载式生物质压缩成型技术的简称，由北京惠众实科技有限公司开发成功。
Highzones成型技术的成型机理：原生态生物质的结构特性，不是某一构成物质的单纯特性，而是其构成元素的综合特性。
纯粹的木质素不溶于水，但具有吸水性。
生物质能生物质压缩成型技术的研究
生物质能生物质压缩成型技术的研究一、现状分析生物质能是指由植物、动物等生物体以及它们的代谢产物为基础，通过化学、物理等方式转变为可利用能量的形式。
生物质能具有可再生、环保等优点，所以备受人们关注。
生物质的直接利用方式有很多种，如生物质压缩成型技术，是一种将生物质原料压缩成成型物，提高储存和运输的效率的方法。
目前，生物质压缩成型技术已经在生物质能行业得到广泛应用。
生物质原料经过压缩成型后，可以制成各种形状的成型物，如颗粒、砖块等，提高了生物质的密度和稳定性。
这有利于减少储存和运输成本，提高生物质能的利用效率。
生物质压缩成型技术也有利于减少生物质能的灰尘排放，改善环境。
然而，生物质压缩成型技术在应用过程中还存在一些问题。
在压缩成型过程中，由于生物质原料的性质复杂，可能会导致成型物的密度不均匀，质量不稳定。
生物质压缩成型设备的耐磨性和耐腐蚀性也是一个问题，长期使用后需要进行维护或更换，增加了成本。
生物质压缩成型过程中，产生的废水和废渣的处理也是一个不容忽视的环境问题。
二、存在问题1.生物质原料的性质复杂，导致成型物密度不均匀，质量不稳定。
2.生物质压缩成型设备的耐磨性和耐腐蚀性较差，增加了维护成本。
3.废水和废渣处理问题亟待解决。
三、对策建议1.改进生物质压缩成型工艺，提高成型物的密度均匀性和质量稳定性。
可以通过调整原料比例、优化工艺参数等方法来改善这一问题。
2.加强生物质压缩成型设备的研发，提高其耐磨性和耐腐蚀性。
可以采用耐磨材料以及进行表面处理等手段来解决这一问题，并提高设备的长期稳定性。
3.加强废水和废渣处理技术研究，实现资源化利用和减少环境污染。
可以利用生物质废水中的有机物质和养分来生产肥料等，同时采用先进的处理技术来减少废渣的对环境的影响。
四、结论生物质压缩成型技术是生物质能行业中一种重要的利用方式，可以提高生物质能的储存和运输效率。
然而，在实际应用中还存在一些问题需要解决，需要加强技术研究和设备开发，同时关注环境问题，实现生物质能的可持续利用。
简述生物质压缩成型的工艺流程
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在进行生物质压缩成型之前，有许多准备工作需要完成。
压缩成型
碳化成型工艺可分为碳粉制备、粘结剂混合、挤压成型和成品 干燥4个步骤。 碳化成型工艺流程 热解碳化炉 原料 挥 发 份 搅拌混合 加热炉 热烟气 挤压成型 干燥室 成品碳
可燃气
影响生物质压缩成型的主要因素
1.原料的种类
不同原料的成型特性差异很大。
产量 主要影响 质量(密度、强度、热值等)
动力消耗
2.原料形态
压块能耗的研究
原料喂人的能耗 能耗主要构成： 物料与部件内壁摩擦的能耗 克服物料弹性变形的能耗。 物料的种类 粒度和含水率 成型料密度 生产率
能耗主要影响因素：
原料收集问题
生物质原料的特点是具有季节性、分散性，影响了生物质致密 成型燃料的规模化生产，必须考虑生物质的收集半径。考虑分散设 点及就地使用或集中调配使用的适宜方法。适宜的生物质致密成型 设备规模。
第七章 生物质压缩成型
7.1 生物质压缩成型一般概念
基本原理
一定粒度的农林废弃物在压力作用下制成各种成型燃料的工艺， 有些工艺需要加入一定的添加剂或加热处理。 生物质成型主要是利用木质素的胶黏作用。
主成分
纤维素 木质素 70～100℃软化、黏度↗，200～300℃呈熔融状
木质素为天然高分子聚合体， 具有复杂的三维结构，植物中含 量约为15%～30%。
几个有待深入研究的技术问题 各种原料的压缩特性:
实度的关系
秸秆在压缩过程中，是在一定压力（温度）下，通过秸秆的塑 性变形和其本身的木质素软化固化成型的。 在压缩过程中可分为3个阶段：
F（压力、压缩时间、温度）与 密
松软阶段（压力0MPa～8MPa）
过渡阶段（压力8MPa～13MPa） 压紧阶段（压力13MPa～30MPa） 在压力较小时，压块密度随压力的增大显著增大，但达到压紧阶段 后，变化缓慢，趋于常数。 一般情况下，在压力为15MPa时，压块的成型效果较好， 将压力控 制在15～30 MPa范围内就可以达到成型。
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1.含水率 在压缩成型时水分起到粘结、润滑和热传递的作用。含
水率太低，影响木质素软化，物料内摩擦力和抗压强度增 大，压缩成型时所需的压力增大、能耗增高。含水率太高， 影响热量传递，并增大了物料与模具间的摩擦力，压缩成 型困难，成型燃料的质量差；在高温时，大量水变成蒸汽， 而没有及时从孔中排出可能会发生气堵或放炮现象。
4.原料的粒度 原料粒度和均匀性的差异影响生物质固化燃料的成型
质量、成型机的效率、产量及能耗等。小颗粒有充填特性、 流动特性和压缩特性。一般来说,粒度小的原料容易压缩, 粒度大的原料较难压缩。原料尺寸过大,容易造成成型机 工作不稳定、进料困难、压缩设备能耗大且产品的成型效 果不理想。
5.成型温度 加热使生物质物料达到适当的温度,能够使生物质中所
2.成型压力 对生物质原料施加压力的主要目的是： ①破坏物料原来的物相结构，组成新的物相结构； ②加强分子间的作用力，使物料变得致密均实； ③为物料在模内成型及推进提供动力。 随着成型压力的增大，成型块物质的结合力增大，结合 强度提高，致密度大。当压力达到一定值时，颗粒的机械 性能和松弛密度趋于平稳，无法产生明显变化。
类的原料放入水中浸泡数日，使纤维变得柔软、湿润皱裂 并部分将解，然后再压缩成型，使压缩特性明显提高，该 工艺适用于原料水分较高的工艺； 2.热压成型
是目前普遍采用的生物质压缩成型方法。该成型工艺的 特点是原料在挤压的同时对原料进行加热。 加热的作用是： ①使原料中的木质素软化、熔融而成为天然粘结剂； ②使成型后的燃料外表层炭化，表面粘结作用减小使其能
活塞冲压技术 优点：成型密度大，允许物料的含水率较高。 缺点：活塞做往复运动导致生产率不高且产品质量不稳定， 不适合炭化，活塞容易磨损，维修频率高。
够顺利脱膜而不粘连，减少挤压时动力消耗； ③提供物料分子结构变化所需的能量
3.预热成型 与热压成型相比，先对原料进行预热处理，使生物质中的 木质素软化，增强粘结作用，减少原料与模具之间的摩擦， 使成型压力减少，增加了成型部件的寿命。
4.炭化成型 生物质炭化是将松散的生物质经烘干或晒干、粉碎，然 后在制炭设备中，经干燥、干馏、冷却等工序，将生物质 制成木炭的过程。通过生物质炭化生产的木炭称有机木炭。 炭化后的原料在压缩成型后生成的产品力学性能较差，在 存储、运输和使用时容易开裂和破碎，所以在成型时需要 加入一定量的粘结剂，改变其力学性能。
农林废弃物的主要成分是纤维素、半纤维素、木质 素。木质素为光合作用形成的天然聚合体，具有复 杂的三维结构，在植物中的含量一般为15%～30%。
是非晶体，没有熔点但有软化点，当70℃～110℃时 开始软化，具有一定的粘度；当200℃～300℃时粘 度很高。
1.常温常压成型 在常温下，对纤维类原料进行水解处理，即把含有纤维
含的木质素软化、熔融而成为粘结剂;使所压缩燃料的外 表层炭化,减少挤压动力消耗;提供物料分子结构变化所需 的能量。如果成型机模内达不到一定温度,一则加工原料 过于坚硬不易被压缩;再则原料内的木质素不能软化,无豁 结作用,使得原料难以成型。
6.添加剂和粘结剂 膨润土、木质素磺酸盐、甘油、废弃物包装纸、亚麻纤维 等。不仅可以提高物理性能降低能耗还可以提高热值。
当成型压力不足时,成型燃料的密度达不到标准,成型物 料的表面粗糙,物料与模具之间的摩擦力增大,成型过程将 会很难进行；当压力较大时,物料容易挤压成形,克服阻力， 形成表面光滑且密度较高的燃料；当压力过大时,成型较 快，物料内部受力不均匀，燃料没有压实，其内部密度、 强度和热值不达标
3.原料种类 原料是生物质成型燃料的根本,不同原料的相应压缩条件也 有差异,这是由原料内部的木质素和纤维素含量不同而引起的。 一般在不加热条件下(或当温度较低时) ,纤维素类植物(如秸秆、 树皮等)较易成型,木材废料则难压缩,不易成型;但是在加热条 件下(或当温度较高时) ,由于纤维素类植物含木质素较少,茹结 能力弱,成型后勃结程度与低温状态相差不大;而木材废料中由 于含有较多的木质素,虽然其本身难以压缩成型,但木质素软化 能够起到赫结作用,在高温条件下成型反而容易。
1.松弛密度 2.耐久性
① 抗变形性 成型燃料的抗变形性（抗压强度），是指成型燃料在破裂之前所能
承受的最大断裂载荷，主要反映的成型燃料在承受外界压力作用条件下 抗破坏的能力。
②抗冲击性 ③抗渗水性和抗吸湿性
国内外常见的压缩成型设备有： ㈠螺杆挤压式成型机 ㈡活塞挤压式成型机 ㈢压辊式成型机
①平板模颗粒成型机 ②环模颗粒成型机
螺旋挤压成型技术有很多 优点：成品密度高，成型棒料的密 度都在1100～1400kg/m3； 生产连 续性好；成品质量好，热值高，适 合于加工成炭化材料。 缺点：产量低、能耗高、螺旋杆易 磨损等，原料要求苛刻。螺旋挤压 成型机成型温度一般在220~280℃， 为了避免成型过程中原料水分快速 汽化造成型块开裂，一般将原料的 含水率控制在8%～12%，所以要对 物料进行干燥处理，从而增加了成 本。
压缩成型可分为两个阶段： 第一阶段，在压力较低时，压力使原本较为松散的固体颗粒排 列发生改变，生物质内部的空隙减少； 第二阶段，当压力逐渐增大时，大颗粒破裂变为小颗粒，并发 生变形或塑性流动，小粒子开始填充空隙，使颗粒间更加紧密 接触而互相嵌合，一部分残余应力则存储在压缩产品内部，使 颗粒间的结合更加牢固。
目录 1.生物质固化成型的基本理论 2.生物质固化成型的工艺 3.生物质固化成型的影响因素 4.生物质固化成型的物理性能衡量 5.生物质固化成型设备
粗粉碎
干燥
细粉碎
原料仓
颗粒成型
冷却
筛分
包装
图1 瑞典生物质固体成型工艺流程图
生物质压缩成型，就是将各类生物质废弃物，如秸秆、稻壳、 锯末、木屑等，采用机械加压的方法，使原来分散、无定形的 原料压缩成具有一定形状、密度较大的固体成型燃料。体积缩 小6～8倍，密度为1.1～1.4t/m3能源密度相当于中质煤。